基于AMESim粉碎機液壓馬達的特性分析

孫偉光　張健　王占軍

摘要：針對木材粉碎機啟動電流大、工作速度高、停止時候轉動慣量大容易損壞電機的問題，提出液壓馬達解決方案。利用AMESIM軟件建立粉碎機液壓馬達的數學模型，對液壓馬達的啟動、工作、停止過程轉動慣量、負載扭矩進行了研究，分析液壓馬達仿真的結果，提出使用液壓馬達的注意事項。

關鍵詞：液壓馬達；AMESim仿真；轉動慣量；木材粉碎機；數學模型 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH137 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

隨著現在城市規模的越來越大，綠化樹木的植物垃圾急劇增多，如集中堆積就會占據寶貴土地資源；如拉到郊區就會增加大量的人力、運輸成本。木材粉碎機是專門對植物垃圾進行粉碎處理。但是木材粉碎機電機為工業用電，普通木材粉碎機受電源限制。也有柴油機驅動，擴大了粉碎機的應用場所，但是發動機產生的噪音、污染也不容忽視。

本文選用的路線為，選用廂式貨車為載體，車主軸的機械能轉換為液壓系統液壓能，再用液壓馬達把液壓能轉換為粉碎機的動力。克服現有粉碎機受供電條件的約束，可解決木材粉碎機的動力問題，擴大了粉碎機的使用范圍，實現了樹枝粉碎機加工的靈活性。因此有必要對液壓馬達進行分析和研究。

（3）

式中：為轉角；為液壓馬達的排量；為總泄漏系數；為總容積；為總慣量；為粘性阻尼系數；為負載的扭矩彈簧剛度；為外負載力矩。

由式（1）、式（2）、式（3）得到：

（4）

對閥控液壓馬達彈簧負載很少見。當為零，且遠小于1時，上式簡化為：

液壓馬達軸的轉角對閥芯位移、外負載力的傳遞函數分別為：

2 模型參數化及仿真實驗

上式看出，馬達轉角主要受到閥開頭位移、外負載的影響。而系統的液壓系統主要受四個因素：負載慣量、外負載、馬達排量和馬達排量來作為仿真研究對象，來驗證閥控液壓馬達的特性。因為馬達轉速、排量一般先選定，所以只仿真外負載、負載慣量。

依據某型木材粉碎機參數進行建模，具體數據如表1所示：

3 基于AMEsim的閥控液壓馬達的特性仿真

以轉動慣量、負載扭矩為研究對象。是液壓馬達和負載折算到液壓馬達軸上的總慣量；負載慣量是根據粉碎機工作時候的軸、刀盤、甩刀及附屬配件的轉動慣量。根據粉碎機的類型，仿真時轉動慣量分別設置為2kg/m2、4.5kg/m2、8kg/m2。負載扭矩是粉碎機工作的受力分析，假設工作時所受力矩5nm、10nm、20nm、40nm、60nm、100nm，因為設備啟動、停止時為空轉，因此，負載扭矩只是在理想狀態。

第一，以2kg/m2、4.5kg/m2、=0，對負載扭矩進行批處理。

由圖3和圖4得，粉碎機啟動、停止的時候，轉動慣量越大，粉碎機停機的時間越長。

第二，以2kg/m2、4.5kg/m2、=0.02，對負載扭矩進行批處理。

由圖5和圖6得，轉速越大、轉動慣量越大，粘性阻尼系數作用效果越明顯。

第三，=0、=0、0.02，對轉動慣量進行批處理。

由圖7和圖8得，對粉碎機空載啟動時間影響不大。但是加載阻尼時，曲線有明顯的動態波動，容易對液壓馬達壓力造成波動影響。

由圖9和圖10看出，在=0、=0時停機，至少需要5～6分鐘時間才能停下來。=0.02時停機，可以控制在1～2分鐘內。

4 結語

（1）根據仿真結果與分析，轉動慣量在為4.5kg/m2、粘性阻尼系數為0.02時，啟動、停止效果比較好；（2）啟動時候對轉速有明顯的波動，容易對液壓馬達流量、壓力造成影響，因此液壓馬達需要增加緩沖補油閥；（3）可以看出，無論轉動慣量2kg/m2、4.5kg/m2，無論有沒有阻尼系數，停機時間都會很長，對風機的控制非常的困難、危險，所以應當加以控制；（4）停機時附加100Nm的負載力矩，停機時間可由44s可以縮短到4s，可明顯縮短設備的停機時間。

參考文獻

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[5] 張宗成，袁銳波，等.基于AMEsim的閥控液壓馬達特性研究[J].科學技術與工程，2010，（5）.

作者簡介：孫偉光（1984-），男，河南鄭州人，供職于鄭州中遠干燥技術有限公司，研究方向：過程裝備與控制

工程。

（責任編輯：黃銀芳）